本發(fā)明涉及過渡族金屬碳化物層狀陶瓷材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多孔二維過渡金屬碳化物及其制備方法。

背景技術(shù)：

石墨烯(graphene)是目前研究最多的二維晶體，自2004年被Geim、Novoselov等人發(fā)現(xiàn)以來，在短短十年間受到了極大的關(guān)注。石墨烯是一種由碳原子以sp²雜化連接的單原子層構(gòu)成的新型二維原子晶體，為目前已知的最薄的一種材料(單層為0.335nm)，其價帶與導(dǎo)帶在費米能級相交，能隙為零；載流子在費米能級處呈現(xiàn)出一種線性的色散關(guān)系，具有奇特的性質(zhì)：熱導(dǎo)率高達(dá)5150J/(m·K)、載流子遷移率達(dá)到1.5×10⁴cm²·V^-1·s^-1，以及比表面積理論值為2630m²/g等，在電子學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、傳感器、催化、儲能等諸多領(lǐng)域都展示出了巨大的應(yīng)用潛力。

在石墨烯表面打孔可以進(jìn)一步提高石墨烯的比表面積，合適的孔洞也可以成為小粒子穿梭的通道或貯存的空間。Wen等發(fā)現(xiàn)多孔石墨烯是一種良好的超級電容器電極材料，尤其在快速充放電條件下依舊能夠保持很高的比電容量(在1V/s時具有200F/g)和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性(循環(huán)5000次后，比電容仍然保持在初始值的97％以上)(Wen,Z.H.,et al.,Adv.Mater.,2012,24,5610)。Sint等發(fā)現(xiàn)具有不同官能團(tuán)修飾的石墨烯孔洞能夠?qū)Σ煌x子起到選擇性的作用，比如帶負(fù)電的F-N修飾的孔洞有利于陽離子的通過，而帶正電的H修飾的孔洞則是陰離子良好的通道(Sint,K.et al.,J.Am.Chem.Soc.,2008,130,16448)。Wells等則將多孔石墨烯應(yīng)用到了DNA序列的確定上。他們通過模擬發(fā)現(xiàn)當(dāng)DNA通過石墨烯上的孔洞時，DNA中的核苷酸會有離子阻礙電流產(chǎn)生，并且這個值同核苷酸的種類有關(guān)(Wells,D.B.,et al.,Nano Lett.,2012,12,4117)。

目前，多孔石墨烯的制備方法有很多，可以分為聚合物構(gòu)建法，等離子束、電子束或光子束刻蝕法，模板法和化學(xué)刻蝕法等。Bieri等用碘化苯作為前驅(qū)體聚合第一次得到由苯環(huán)構(gòu)建的二維六方網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有的孔徑約為的小孔，并且呈周期性均勻分布(Bieri,M.,Chem.Commum.,2009,6919)。Akhavan則用ZnO納米棒的光催化活性在氧化石墨烯得到300nm左右的多孔石墨烯，該法的優(yōu)勢在于孔洞大小可通過ZnO納米棒的直徑進(jìn)行調(diào)整，但是其孔分布密度有待進(jìn)一步提高(Akhavan,O.ACS Nano,2010,4,4174)。Jung等利用Au納米網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)作為模板，利用AAO工藝刻蝕得到直徑約為100nm的均勻密集分布的多孔石墨烯(Jung,I.,et al.,Appl.Phys.Lett.,2013,103,023105.)。Zhu等利用KOH溶液對經(jīng)微波處理的氧化石墨烯進(jìn)行刻蝕，得到納米尺度的多孔石墨烯，該法簡單有效，可使多孔石墨烯的比表面積升高到3100m²/g(Zhu,Y.et al.,Science,2011,332,1537)。

二維過渡金屬碳化物或碳氮化物(MXenes)是由Gogotsi和Barsoum等人 在2011年合作發(fā)現(xiàn)的具有二維片層結(jié)構(gòu)的陶瓷材料，一般可用M_n+1X_nT_z表示，其中M指過渡族金屬(如Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Sc等)，X指C或/和N，n一般為1-3，T_z指表面基團(tuán)(如O^2-、OH^-、F^-、NH₃、NH₄⁺等)。目前，MXenes一般來源于三元層狀金屬陶瓷M_n+1AX_n相(M為過渡金屬元素，A為主族元素，X為C和/或N，n一般為1～3，簡稱MAX相)，通過將MAX相中結(jié)合較弱的A位元素(如Al原子)抽出而得到。

同石墨烯類似，MXenes也呈二維片層結(jié)構(gòu)，具有高比表面積、高電導(dǎo)率等，在電子學(xué)、電磁學(xué)、光學(xué)、傳感器、催化、儲能等領(lǐng)域具有應(yīng)用潛力。

例如，在儲能方面，M.Naguib等報道V₂CT_z作為鋰離子電池的電極材料具有優(yōu)異的質(zhì)量比容量(循環(huán)速率為1C時，280mAhg^-1；循環(huán)速率為10C時，125mAhg^-1)，并且在充放電140次以后依舊能夠保持良好的穩(wěn)定性(M.Naguib et al,J.Am.Chem.Soc.,2013,135,15966)；M.Lukatskaya等則研究了片層Ti₃C₂T_x作為超級電容器的電極活性材料，發(fā)現(xiàn)當(dāng)1M MgSO₄作為電解質(zhì)，使用1A g^-1測試電流時該材料的比電容高達(dá)400Fcm^-3(M.Lukatskaya,et al,Science,2013,341,1502)；近來，M.W.Barsoum等發(fā)現(xiàn)以粘土狀的Ti₃C₂T_z制備的超級電容器具有900F/cm³的體積比電容，該值非常接近水合氧化釕(1000-1500F/cm³)，比活化石墨烯(60-100F/cm³)，微米薄碳化物衍生碳電極(180F/cm³)，化學(xué)轉(zhuǎn)化石墨烯(260F/cm³)等的體積比電容高得多(M.Ghidiu et al,Nature,2014,516,78)。

在其他應(yīng)用領(lǐng)域中，周愛國等率先研究了經(jīng)NaOH活化的Ti₃C₂Tz納米片對污水中重金屬的吸附行為，發(fā)現(xiàn)在323K，pH＝5.8～6.2下，該材料對Pb(Ⅱ)的最大吸附容量可達(dá)140mg g^-1(Q.Peng et al,J.Am.Chem.Soc.,2014,136,4113)；MXenes也可作為Pt納米粒子的載體材料在燃料電池起催化作用(Y.P.Gao et al,Solid State Sciences,2014,35,62.)，它同Cu₂O的復(fù)合材料可以促進(jìn)高氯酸銨的分解(X.H.Xie et al,Chem.Commun.,2013,49,10112.)；此外，本課題組拓展MXenes在高分子領(lǐng)域中的應(yīng)用，發(fā)現(xiàn)將聚甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(PDMAEMA)枝連到V₂CT_z納米片上，可以獲得具有CO₂溫度雙重刺激響應(yīng)性能的雜化材料(Chen,J.,et al.,Chem.Commun.,2015,51,314)。

另一方面，同石墨烯相比，由于MXenes的片層結(jié)構(gòu)中不止包含碳一種元素，因此使得MXenes比Graphene具有更加靈活可調(diào)的結(jié)構(gòu)和豐富多樣的性能。通過目前對Graphene的研發(fā)而提高其性能、拓寬其應(yīng)用等，人們期望對MXenes材料的結(jié)構(gòu)等進(jìn)行研發(fā)以提高其性能、拓寬其應(yīng)用等。但是，目前這方面的研發(fā)較少，已報道的研發(fā)結(jié)果僅是O.Mashtalir等發(fā)現(xiàn)小分子二甲基亞砜(DMSO)可以自發(fā)插入到Ti₃C₂T_z層間，經(jīng)過超聲處理對MXenes具有很好的剝離效果，可以得到如同石墨烯般的幾層甚至是單層的Ti₃C₂T_z納米片(d-Ti₃C₂T_z)，利用該單層Ti₃C₂T_z納米片作為鋰離子電池負(fù)極活性材料的儲能密度達(dá)到410mAh g^-1@1C、110mAh g^-1@36C，且具有良好的循環(huán)穩(wěn)定性能(O.Mashtalir,et al.,Nat.Commun.,2013,4,1716)。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種MXenes材料，該材料包含過渡族金屬元素與碳元素，具有片層結(jié)構(gòu)，并且其片層結(jié)構(gòu)具有若干孔洞，即為多孔MXenes材料，因而有利于提高M(jìn)Xenes的比表面積，以及吸附和傳輸粒子的能力。

所述的多孔MXenes材料中部分過渡金屬元素可以被Cr元素取代，化學(xué)式為(M_1-xCr_x)₂C，其中M為過渡金屬元素，包括但不限于Ti、V*******等，并且0≤x≤0.5。

另外，所述的多孔MXenes材料中部分碳元素能夠被N元素取代。

所述的多孔MXenes材料中，孔徑優(yōu)選為20nm-300nm。

本發(fā)明還提供了一種制備上述多孔MXenes材料的方法，該方法采用M位摻雜Cr元素的MAX相固溶體材料作為前驅(qū)體，該前驅(qū)體材料的分子式為(M_1-xCr_x)_n+1AlC_n，其中M為過渡金屬、0＜x≤0.5，n＝1-3；選擇腐蝕劑，在腐蝕劑作用下，Al原子從該前驅(qū)體中脫出形成MXenes片層結(jié)構(gòu)，同時至少部分Cr原子從MAX相固溶體中脫出，形成孔洞。

所述的M元素為過渡金屬元素，包括但不限于Ti、V等。

所述的前驅(qū)體材料(M_1-xCr_x)_n+1AlC_n中至少部分碳元素能夠被N元素取代，形成前驅(qū)體材料(M_1-xCr_x)_n+1Al(C_1-yN_y)_n，其中0≤y≤1。

所述的前驅(qū)體材料包括但不限于(Ti_1-xCr_x)₂AlC、(V_1-xCr_x)₂AlC、(Ti_1-xCr_x)₂Al(C_0.5N_0.5)、(Ti_1-xCr_x)₃AlC₂、(V_1-xCr_x)₃AlC₂、(Ti_1-xCr_x)₄AlC₃、(V_1-xCr_x)₄AlC₃中的一種或者幾種的組合。

所述的刻蝕劑不限，可以是單一腐蝕劑，例如HF水溶液、NH₄HF₂水溶液等，也可以是氟化物鹽與常見酸所組成的復(fù)合腐蝕劑。所述的氟化物鹽包括但不限于LiF、NaF、KF、NH₄F等中的一種或者幾種的組合。所述的酸包括但不限于鹽酸、硫酸等。所述的復(fù)合腐蝕劑包括但不限于LiF與HCl水溶液組成的復(fù)合腐蝕劑等。

當(dāng)腐蝕劑為HF水溶液時，該腐蝕劑的質(zhì)量百分比濃度優(yōu)選為10％-50％。

當(dāng)腐蝕劑為NH₄HF₂水溶液時，該腐蝕劑的摩爾濃度優(yōu)選為1-10M。

通過調(diào)控刻蝕時間能夠控制所述孔洞的數(shù)目和孔徑。

通過調(diào)控Cr元素的摻雜量能夠調(diào)控所述孔洞的數(shù)目。

由于刻蝕反應(yīng)過程劇烈，作為優(yōu)選，將刻蝕劑逐滴緩慢地滴加到前驅(qū)體粉末中。進(jìn)一步優(yōu)選，所述反應(yīng)容器放置在冰水浴中，以降低反應(yīng)中產(chǎn)生的熱量。

綜上所述，本發(fā)明通過在MXenes材料中設(shè)置孔洞，以提高M(jìn)Xenes材料的比表面積，同時孔洞也可以成為粒子穿梭的通道或貯存的空間，因此有利于提高M(jìn)Xenes材料的電導(dǎo)率以及吸附性能等，在電子學(xué)、儲能等領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。另外，本發(fā)明采用在M位摻雜Cr元素的MAX相固溶體材料作為前驅(qū)體，通過選擇性刻蝕，在Al原子從MAX相固溶體中刻蝕脫出形成MXenes片層結(jié)構(gòu)的同時將至少部分Cr原子也從MAX相固溶體中刻蝕脫出的方法形成孔洞結(jié)構(gòu)，該方法簡單易行，一步制得具有孔洞結(jié)構(gòu)的MXenes片層材料，并且孔洞的 數(shù)目與孔徑能夠通過刻蝕時間、Cr元素的摻雜量而調(diào)控。

附圖說明

圖1a是本發(fā)明實施例1中(V_1-xCr_x)₂AlC(x＝0、0.01、0.10)固溶體在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％的氫氟酸中刻蝕前的XRD衍射圖；

圖1b是本發(fā)明實施例1中(V_1-xCr_x)₂AlC(x＝0、0.01、0.10)固溶體在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％的氫氟酸中刻蝕7天后的XRD衍射圖；

圖2是本發(fā)明實施例1中(V_1-xCr_x)₂AlC(x＝0、0.01、0.10)固溶體分別在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％的氫氟酸中刻蝕7天后的SEM圖；

圖3是本發(fā)明實施例2中(V_0.90Cr_0.10)₂AlC固溶體在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％的氫氟酸中刻蝕不同時間后的XRD衍射圖；

圖4是本發(fā)明實施例2中(V_0.90Cr_0.10)₂AlC固溶體在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％的氫氟酸中刻蝕不同時間后的SEM圖；

圖5是本發(fā)明實施例3中(V_1-xCr_x)₂AlC(x＝0、0.01、0.10)固溶體在質(zhì)量分?jǐn)?shù)為40％的氫氟酸中刻蝕5天后得到的片層材料作為原料制得的超級電容器在掃描速率為100mV/s時的循環(huán)伏安曲線。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述，需要指出的是，以下所述實施例旨在便于對本發(fā)明的理解，而對其不起任何限定作用。

實施例1：

本實施例中，二維過渡金屬碳化物為(V_1-xCr_x)₂C，0≤x＜0.1，并且該金屬碳化物片層結(jié)構(gòu)上具有若干孔洞，呈多孔結(jié)構(gòu)。

該具有多孔結(jié)構(gòu)的二維過渡金屬碳化物的制備步驟如下：

(1)選擇MAX相固溶體材料(V_1-xCr_x)₂AlC作為前驅(qū)體，其中x分別為0、0.01、0.10，該前驅(qū)體的制備方法與文獻(xiàn)：Chen,J.,et al.,Chem.Commun.,2015,51,314中所述V₂AlC的制備方法相同，制備前驅(qū)體的原料比例和燒結(jié)溫度如下表1所示，制得三種不同的前驅(qū)體材料；表1：(V_1-xCr_x)₂AlC(x＝0、0.01或0.10)固溶體的原料配比和燒結(jié)溫度

(2)將步驟(1)制得的三種前驅(qū)體材料分別破碎，研磨至300目，得到三種粒度分布均勻的前驅(qū)體粉體；

(3)選擇濃度為40wt.％的氫氟酸水溶液作為腐蝕劑；對比起見，每種前驅(qū)體粉體稱量1g分別置于三個塑料容器中，將各塑料容器浸泡在水中，將腐蝕劑逐滴緩慢加入各前驅(qū)體粉體中；對每種前驅(qū)體粉體而言，腐蝕劑的滴加時間大于或等于5分鐘，并且各腐蝕劑的滴加速率、滴加時間以及滴加量相同；滴加完畢后均勻混合、靜置7天，并且每過12h輕輕地充分?jǐn)嚢瑁?/p>

(4)采用聚偏氟乙稀微孔濾膜(PVDF，孔徑為0.45μm)作為分離膜，過 濾經(jīng)步驟(3)得到的產(chǎn)物，以分離每種前驅(qū)體粉體與氫氟酸水溶液，然后用去離子水充分清洗，再經(jīng)乙醇清洗后室溫真空烘干。

利用X射線衍射譜(XRD)分別檢測經(jīng)步驟(3)腐蝕前后每種前驅(qū)體粉體的物相及晶體結(jié)構(gòu)的變化，圖1a為經(jīng)步驟(3)腐蝕前的每種前驅(qū)體粉體的XRD圖，圖1b為經(jīng)步驟(3)腐蝕后的每種前驅(qū)體粉體的XRD圖，從，圖1a與圖1b中可以看出：

(1)對于每種前驅(qū)體粉體而言，在腐蝕劑的選擇性腐蝕作用下，Al原子從MAX相固溶體中脫出形成MXenes片層結(jié)構(gòu)；

(2)對比三種不同Cr摻雜量腐蝕后的粉體，MXenes對應(yīng)的特征峰都在約7.4°，因此Cr的摻雜量對最后形成的MXenes片層的間距沒有影響。

根據(jù)上述XRD圖譜變化計算MXenes的晶格常數(shù)c值變化如下表2所示。

表2：(V_1-xCr_x)₂AlC(x＝0，0.01，0.10)固溶體經(jīng)刻蝕后的晶格常數(shù)c值的變化

從表2中也可以看出三種不同Cr摻雜量腐蝕后的粉體中MXenes的間距基本是相同的。即，摻Cr腐蝕后得到的MXenes片層與不摻Cr腐蝕后得到的片層總體是一致的。

利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察各前驅(qū)體粉體經(jīng)步驟(3)腐蝕后得到的粉體的形貌圖，如圖2所示，顯示利用上述方法均得到了二維層狀納米片；通過圖2中(a)、(b)、(c)圖對比發(fā)現(xiàn)，當(dāng)x＞0，即前驅(qū)體中摻雜Cr時，各納米片層結(jié)構(gòu)具有孔洞出現(xiàn)，大小在200nm左右；并且，在相同刻蝕條件下，Cr摻雜量越大得到的孔洞越多。

實施例2：

本實施例中，與實施例1完全相同，二維過渡金屬碳化物為(V_1-xCr_x)₂C，0≤x＜0.1，并且該金屬碳化物片層結(jié)構(gòu)上具有若干孔洞，呈多孔結(jié)構(gòu)。

該具有多孔結(jié)構(gòu)的二維片層材料的制備與實施例1中的制備方法完全相同，所不同的是本實施例關(guān)注對于相同的前驅(qū)體粉體，刻蝕時間對其刻蝕效果的影響，該制備方法如下：

(1)選擇MAX相固溶體材料(V_0.90Cr_0.10)₂AlC作為前驅(qū)體，該前驅(qū)體的制備方法與文獻(xiàn)：Chen,J.,et al.,Chem.Commun.,2015,51,314中所述V₂AlC的制備方法相同，其中制備前驅(qū)體的原料比例和燒結(jié)溫度與表1中的x＝0.10的對應(yīng)參數(shù)相同；

(2)將步驟(1)制得的前驅(qū)體材料分別破碎，研磨至300目，得到粒度分布均勻的前驅(qū)體粉體；

(3)選擇濃度為40wt.％的氫氟酸水溶液作為腐蝕劑；對比起見，稱量1g的前驅(qū)體粉體四份，將每份分別置于四個相同的塑料容器中作為樣品一、二、三、四；然后，將各塑料容器浸泡在水中，將腐蝕劑逐滴緩慢加入各樣品中；對各樣品而言，腐蝕劑的滴加時間大于或等于5分鐘，并且滴入各樣品中的腐蝕劑的滴加速率、滴加時間以及滴加量相同；滴加完畢后均勻混合，分別靜置1d、3d、5d、7d，并且每過12h輕輕地充分?jǐn)嚢?，即，滴加后的樣品一靜置1d，滴加后的樣品而靜置3d，滴加后的樣品三靜置5d，滴加后的樣品四靜置7d；

(4)采用聚偏氟乙稀微孔濾膜(PVDF，孔徑為0.45μm)作為分離膜，過濾經(jīng)步驟(3)得到的產(chǎn)物，以分離每種樣品與氫氟酸水溶液，然后用去離子水充分清洗，再經(jīng)乙醇清洗后室溫真空烘干。

利用X射線衍射譜(XRD)分別檢測經(jīng)步驟(3)腐蝕前后各樣品的物相及晶體結(jié)構(gòu)的變化從圖3中可以看出：

(1)對于各前驅(qū)體粉體而言，在腐蝕劑的選擇性腐蝕作用下，Al原子從MAX相固溶體中脫出形成MXenes片層結(jié)構(gòu)；

(2)浸蝕時間的延長有助于更多的前驅(qū)體粉體轉(zhuǎn)變成MXenes。

利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察各樣品經(jīng)步驟(3)腐蝕后得到的粉體的形貌圖，如圖4所示，顯示利用上述方法均得到了二維層狀納米片，并且各納米片層結(jié)構(gòu)均具有孔洞出現(xiàn)，孔徑大小隨著時間的增加而增加，分別為浸蝕1天39nm，3天50nm，5天85nm，7天140nm。通過圖2中(a)、(b)、(c)、(d)圖對比也能夠發(fā)現(xiàn)，在相同刻蝕條件下，隨著刻蝕時間的增加得到的孔洞增多。

實施例3：

本實施例中，與實施例1完全相同，二維過渡金屬碳化物為(V_1-xCr_x)₂C，0≤x＜0.1，并且該金屬碳化物片層結(jié)構(gòu)上具有若干孔洞，呈多孔結(jié)構(gòu)。

該具有多孔結(jié)構(gòu)的二維片層材料的制備與實施例1中的制備方法完全相同，所不同的是本實施例中刻蝕時間選擇為5天，該制備方法如下：

(1)選擇MAX相固溶體材料(V_1-xCr_x)₂AlC作為前驅(qū)體，其中x分別為0、0.01、0.10，該前驅(qū)體的制備方法與文獻(xiàn)：Chen,J.,et al.,Chem.Commun.,2015,51,314中所述V₂AlC的制備方法相同，其中制備前驅(qū)體的原料比例和燒結(jié)溫度如表1所示，制得三種不同的前驅(qū)體材料。

(2將步驟(1)制得的三種前驅(qū)體材料分別破碎，研磨至300目，得到三種粒度分布均勻的前驅(qū)體粉體；

(3)選擇濃度為40wt.％的氫氟酸水溶液作為腐蝕劑；對比起見，每種前驅(qū)體粉體稱量1g分別置于三個塑料容器中，將各塑料容器浸泡在水中，將腐蝕劑逐滴緩慢加入各前驅(qū)體粉體中；對每種前驅(qū)體粉體而言，腐蝕劑的滴加時間大于或等于5分鐘，并且各腐蝕劑的滴加速率、滴加時間以及滴加量相同；滴加完畢后均勻混合、靜置5天，并且每過12h輕輕地充分?jǐn)嚢瑁?/p>

(4)采用聚偏氟乙稀微孔濾膜(PVDF，孔徑為0.45μm)作為分離膜，過 濾經(jīng)步驟(3)得到的產(chǎn)物，以分離每種前驅(qū)體粉體與氫氟酸水溶液，然后用去離子水充分清洗，再經(jīng)乙醇清洗后室溫真空烘干，得到三種二維過渡金屬碳化物。

與實施例1相同，利用X射線衍射譜(XRD)分別檢測經(jīng)步驟(3)腐蝕前后每種前驅(qū)體粉體中的物相及晶體結(jié)構(gòu)的變化，利用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察各前驅(qū)體粉體經(jīng)步驟(3)腐蝕后得到的粉體的形貌圖。發(fā)現(xiàn)，對于每種前驅(qū)體粉體而言，在腐蝕劑的選擇性腐蝕作用下，Al原子從MAX相固溶體中脫出形成MXenes片層結(jié)構(gòu)，同時當(dāng)x＞0時至少部分Cr原子從MAX相固溶體中脫出，形成孔洞，并且隨著x的增加孔洞數(shù)目增多。

分別利用上述制得的每種二維過渡金屬碳化物為原料制作超級電容器的電極片，具體如下：

將上述制得的每種二維過渡金屬碳化物、超級碳(Super P)、聚偏氟乙烯(PVDF)按質(zhì)量比8.5:1.0:0.5的比例在N-甲基-2-吡咯烷酮中混合后涂抹在泡沫鎳上，干燥后壓制成電極片，具體制備方法如文獻(xiàn)(Cao,H.L.et al.,Carbon,2013,56,218.)所述。

采用與上述相同的方法制備活性炭電極片，將該活性炭電極片作為對電極，參比電極選用Ag/AgCl，其標(biāo)準(zhǔn)電極電勢為0.2224V。

對上述三電極構(gòu)成的超級電容器的電化學(xué)性能進(jìn)行測試：采用1470E型電池測試系統(tǒng)(Solartron analytical，USA)測試其循環(huán)伏安曲線，所設(shè)置的掃描速率100mV/s，電壓窗口以開路電壓為上限，以防止超級電容器在實驗過程中被氧化。比電容的計算公式是C＝S/(V×U×m)，其中C是比電容，S是循環(huán)伏安曲線的積分面積，V是掃描速率，U是電壓窗口，m是活性物質(zhì)的質(zhì)量。

圖5是掃描速率是100mV/s時，該超級電容器的循環(huán)伏安曲線。從圖5中可以看出，當(dāng)x＝0.10時(即含孔洞量最多時)超級電容器具有的比電容要明顯高于另外兩種；而x＝0時(即不含孔洞時)超級電容器的比電容最小。經(jīng)計算x＝0、0.01、0.10時得到的三種電容器的比電容分別為16.2F/g，18.3F/g和22.1F/g。由此可以看出具有孔洞結(jié)構(gòu)的MXenes具有更高的電導(dǎo)率，在提升超級電容器比電容的領(lǐng)域中具備優(yōu)勢。

以上所述的實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行了詳細(xì)說明，應(yīng)理解的是以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的原則范圍內(nèi)所做的任何修改和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。